Scoperta su un esopianeta rovente: ecco come appariva la Terra alle origini
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Redazione Scienza e Tecnologia
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Nella caccia alla vita extraterrestre sparsa nello Spazio profondo, gli astronomi cercano da sempre pianeti rocciosi dotati di un'atmosfera, in modo del tutto simile alla nostra Terra. Senza questo vitale scudo gassoso, infatti, un mondo non può in alcun modo ospitare acqua liquida sulla propria superficie. Tuttavia, degli oltre 6.300 esopianeti catalogati fino a questo momento, la stragrande maggioranza non risulta affatto rocciosa, e una frazione infinitesimale di questi rari mondi solidi sembra possedere un involucro di gas.
Un pianeta roccioso distante circa 154 anni luce potrebbe aiutare gli astronomi a capire meglio il comportamento delle atmosfere in condizioni estreme: si chiama HD 3167 b ed è una super-Terra ricoperta almeno in parte da roccia fusa.
Un mondo di lava con un involucro gassoso
La scoperta è stata descritta in uno studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters da un gruppo di ricercatori guidato dall'Università di Chicago. HD 3167 b è un piccolo pianeta molto vicino alla propria stella: completa un'orbita in meno di un giorno terrestre, precisamente in circa 23 ore, e la sua superficie è molto probabilmente ricoperta di magma. Eppure, nonostante le temperature estreme, gli astronomi hanno individuato un elemento tutt'altro che scontato.
Il pianeta, che ha un raggio pari a circa 1,6 volte quello terrestre e una massa quasi cinque volte superiore, è bloccato marealmente, mostrando sempre la stessa faccia alla sua stella, proprio come la Luna fa con la Terra.
Le osservazioni del telescopio James Webb
Per studiare HD 3167 b, i ricercatori hanno utilizzato il telescopio spaziale James Webb, analizzando i dati raccolti durante un fenomeno noto come eclissi secondaria, il momento in cui il pianeta scompare dietro la propria stella. Lo strumento MIRI, operante nel medio infrarosso, ha permesso di misurare la temperatura del pianeta e di cercare eventuali segni della presenza di un'atmosfera. I risultati hanno mostrato che il lato diurno del pianeta è molto più freddo di quanto ci si aspetterebbe da una roccia nuda priva di atmosfera.
Se HD 3167 b non avesse alcun involucro gassoso, il suo emisfero rivolto verso la stella dovrebbe essere caldo quanto teoricamente possibile, data la vicinanza all'astro. Le osservazioni indicano invece una temperatura che può essere spiegata solo ipotizzando la presenza di uno strato di gas capace di riflettere parte della luce stellare e di ridistribuire il calore verso il lato notturno.
Un laboratorio per capire la Terra primordiale
«Quello che sorprende è che più una pianeta roccioso orbita vicino alla sua stella, più dovrebbe essere difficile avere un'atmosfera, perché viene bombardato dal vento stellare e riceve più fotoni ad alta energia dalla stella. Ma sembra che molti di questi mondi di lava ci riescano», ha spiegato Edwin Kite, professore associato di scienze geofisiche all'Università di Chicago e coautore dello studio. «Questi pianeti sono troppo caldi per la vita, ma studiandoli possiamo dire qualcosa sui processi che contano per altri mondi rocciosi».
L'interesse per HD 3167 b va oltre le sue caratteristiche intrinseche. Secondo Brandon Park Coy, dottorando nel gruppo di Kite e primo autore della ricerca, il pianeta offre una finestra su quella che potrebbe essere stata la condizione della Terra nei suoi primi milioni di anni, quando il nostro pianeta era probabilmente ricoperto da un oceano di magma. «Pensiamo che molto presto nella storia del sistema solare, quando i pianeti terrestri si formarono, fossero estremamente caldi a causa dell'energia di tutte le collisioni planetesimali. La Terra attraversò quella che viene chiamata una fase di oceano di magma, con una superficie interamente liquida. Questo risultato ci dà una finestra per studiare quali condizioni potessero esserci nei primi due milioni di anni della Terra».
Composizione ancora incerta
Nonostante la forte evidenza della presenza di un'atmosfera, la sua composizione esatta rimane ancora sconosciuta. I ricercatori ipotizzano che HD 3167 b possa avere una composizione ricca di silicati, con una miscela di minerali simile a quella del mantello terrestre. Prima di questo studio, ci si aspettava che eventuali atmosfere su pianeti ultra-caldi fossero composte da roccia vaporizzata, ma stanno emergendo prove che alcune potrebbero contenere gas più pesanti come anidride carbonica, monossido di carbonio o acqua.
Lo spettro ottenuto non è stato sufficientemente preciso da identificare singoli composti, e saranno necessarie ulteriori osservazioni con lo spettrografo NIRSpec del telescopio James Webb per fare chiarezza.
Un quadro che si complica
La scoperta di HD 3167 b si inserisce in un quadro più ampio che gli astronomi stanno cercando di delineare. Fino ad ora, le osservazioni avevano mostrato una sorta di dicotomia: i mondi di lava più caldi sembravano possedere atmosfere spesse e riflettenti, mentre quelli più freddi apparivano come rocce nude prive di involucro gassoso. HD 3167 b, con la sua temperatura di equilibrio stimata intorno ai 1.786 kelvin, si colloca proprio in mezzo a queste due categorie e rappresenta il mondo di lava meno irradiato finora con prove di un'atmosfera.
Questo suggerisce che la soglia oltre la quale un pianeta roccioso riesce a trattenere un involucro gassoso potrebbe essere più bassa di quanto si pensasse in precedenza. La ricerca fa parte di un programma più ampio guidato da Megan Weiner Mansfield, ora all'Università del Maryland, che sta studiando dieci diversi mondi di lava per capire se esista una temperatura critica al di sopra della quale questi pianeti iniziano sistematicamente a sviluppare atmosfere.
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